阿尔区块整体提速的研究与应用

阿尔区块整体提速的研究与应用编写人：王守厚渤海钻探钻二工程技术服务中心2010年11月2010年度科技成果验收材料目录一、概述…………………………………………………………………1二、阿尔区块技术难点及解决方案……………………………………1（一）阿尔区块技术难点………………………………………………1（二）阿尔区块解决方案………………………………………………2三、现场应用……………………………………………………………3（一）阿尔断块生产井及探井现场应用情况………………………………3（二）阿尔断块生产井及探井井现场应用效果……………………………4四、经济效益及社会效益………………………………………………5（一）经济效益计算……………………………………………………5（二）社会效益…………………………………………………………5五、成果及认识…………………………………………………………5-1-一、概述：2010年，我们第二钻井分公司的市场格局发生了巨大的变化，丧失了外蒙市场，使分公司本就严峻的生产经营形势更加雪上加霜。为了提高我们二连项目部的经济效益，也为了完成渤钻要求机械钻速提高5%的目标，我们对今年的主力区块即阿尔区块进行了深入的分析，总结，并根据阿尔区块的地层特点，采取了相应的技术措施，使阿尔区块整体的机械钻速得到了显著提高。二、阿尔区块技术难点及解决方案（一）、阿尔区块技术难点1、阿尔区块由北向南的发育规律是：北部（如阿尔7井）上部100米左右为泥岩，下部为大段的砂砾岩和泥岩不等厚互层。由北向南，上部的泥岩逐渐增厚，砂砾岩逐渐变细，到阿尔3、阿尔4、阿尔2断块，赛汉组（100-950米）上段300-400米为软泥岩，下段为深灰色泥岩，与灰色粉砂岩呈不等厚互层，底部见含砾砂岩。腾二段（950-1500米）岩性为灰色含砾砂岩、粉砂岩与深灰色泥岩呈不等厚~略等厚互层。腾一段（1500米-阿尔善组）上段为灰色粉砂岩、泥质砂岩、泥质粉砂岩与深灰色泥岩呈略等厚互层；中段为灰色砂砾岩与深灰色泥岩呈等厚互层，下段为大段深灰色泥岩，底部为灰色砂砾岩与深灰色泥岩呈等厚互层。阿尔善组为泥岩与砂岩不等厚互层。2、阿尔区块地层倾角普遍较大，地层倾角一般在10º－40º左右，下部最大达60多度。在进入腾二段，泥岩和砂砾岩互层，地层的造斜力逐步增强，易井斜，且方位变化较小，位移和井斜控制难度大。3、阿尔区块各段块圈闭面积较小，断层较多，井间距离一般在200-300米，地层倾角变化较大，各井的井斜和方位表现为各向异性，缺少规律性，难以形成互相借鉴。这就使得钻头的选型和参数的优化更加困难。4、阿尔区块所钻地层均为白垩系地层，自上而下地层中存在大量的砂砾岩，且砂砾岩的粒径较大，有些构造的地层是泥岩含砾和砾石夹层，地层不均质性比较强。5、阿尔2、阿尔3、阿尔4断块在100—400米左右是较软的泥岩地层，可钻性好，机械钻速快，但是岩削容易粘连，形成大块的泥饼，造成堵喇叭口或高架槽，因此被迫降低钻井速度。6、在井深超过1200米后，进行降斜反扣时，容易产生托压现象，造成反扣速度慢，影响整体机械钻速。7、近几年甲方对钻井工程质量要求越来越高，特别是对直井的井底位移和定向-2-井的靶半径基本都是按照优质井要求，一般规定井斜在2000米不大于3º，井底位移1000米以内不大于15米，1500米以内不大于20米，2000米以内不大于25米。全角变化率的考核十分严格，直井和定向井的上直段全角变化率连续3点不能超过1.25º/25m，直井的单点（最大全角变化率）和定向井定向后全角变化率不得大于3.8º/25m。对于在二连油田这样难以控制井斜的地层中进行钻井施工，控制起来是相当困难的，给强化钻井参数，提高机械钻速带来了相当大的难度，严重制约着钻井提速。（二）、阿尔区块解决方案通过对2009年在阿尔地区钻井资料的分析，又结合2010年钻井上半年的钻井实践，总结出了阿尔地区的提速具体技术措施。1、一开选用铣齿钻头，钻进过程中在钻头上安装小直径的不等径喷嘴或者加长喷嘴，从而获得较高泵压，达到提高机械钻速的功效。今年一开平均周期大大缩短了。2、井场布置与钻井设备安装在满足井控要求的前提下，在摆放泥浆罐基础时，要增大出水管和泥浆管的落差，防止由于坡度小而容易堵出水管。3、钻具组合的选择二开为了提速和保证井身质量采用PDC+螺杆的复合钻井技术，钻具结构为：∮215.6mm钻头+∮172mm1度单弯+∮159mm无磁钻铤1根+∮214mm螺扶1只+∮159mm钻铤10~12根+∮127mm钻杆；在钻具中加入较大直径的螺扶，钻进或起钻过程中刮掉井壁上粘贴的虚泥饼，使井眼直径较大，以保证在下部能下入满眼钻具。为钻下部硬地层牙轮钻头配满眼钻具强化参数打基础，减少满眼钻具下入风险。对于2000米左右的井型或者20钻机，我们尽量简化钻具，以加重钻杆替代大部分钻铤，尽量减少反抠托压。4、优选钻头选型阿尔区块钻井进尺平均约80%左右是PDC钻进的。我们依据近两年来的实钻经验，通过筛选，大面积的推广了16mm复合片5刀翼PDC钻头。牙轮钻头主要应用大齿H517G或者HJ517G，在PDC钻头钻遇砾岩后换用牙轮钻头。根据井下实际情况是否继续使用复合钻控制井斜，还是换用满眼钻具加180-200KN钻压强化参数钻进。5、轨迹控制方面针对阿尔区块上部井斜不大但位移易超标，下部增斜严重的特点，我们在1500米之前尽量采用人工单点反抠的手段控制井斜位移，特点是灵活快捷，省钱省时。到下部再用随钻车或者无线MWD控制，工具面准，施加钻压大效率高。对于需要下入满眼钻具的井，在PDC钻头起钻前，把井斜调整到反向1.5-2°以便于满眼钻具大钻压稳斜钻进，减少方位回转。在反抠时，我们坚持把降斜、反抠分段实施，预防狗腿度超标带来的不利影响。由于，下半年甲方把井斜和位移有所放开，这就要求我们在施工中控制住1100米以内的井斜和方位，进而控制住上部位移，为-3-1100米以下的施工创造有利的条件。位移应尽量控制在10米以内。6、钻井液方面在二开初期，在钻井液中引入清洁润滑剂，提高了钻头切削破岩效率，又使得上部地层、表层套管、高架循环槽被粘泥蹩堵的问题得到了有效的解决。二开使用了正电结构剂防塌钻井液体系，其良好的抑制、包被作用，施工中易于对钻井液的结构进行调整，使用方法简单，能快速在钻井液中起效，也解决了快速钻进时不能及时加入大分子抑制剂的问题，有利于控制钻井液低固相，对钻井液性能控制、减少拉井壁和保证起下钻顺畅都见到了良好的效果。7、充分发挥了固控设备的作用。今年各队全部更换成60方离心机，进一步降低了钻井液中的固相含量。基本实现了低粘度、低切力、低失水和适当的钻井液密度，减少了井下事故的发生，充分发挥了处理剂在钻井液中的作用，同时，减少了岩削的重复破碎，为提高机械钻速打下了基础。8、通过协调，甲方同意在进入主力油顶部，适当的放宽井斜控制，井底7度，位移35米，为提高机械钻速提供了前提条件。三、现场应用（一）、现场应用情况至2010年11月初，在阿尔地区共交井86口井，其中开发井及评价井占68口，探井占18口；全部都使用了复合钻井技术。所有井在摆基础时，钻前都把钻井液罐基础下沉或把井架基础垫高，增加了钻井液出水口落差。在二开钻进时，逐步加入清洁润滑剂，加强人工在高架槽出水口清理岩屑，使软泥饼不粘结砂子不聚集，基本上没有出现堵出水口现象，既节约了大量的人力物力，又提高了钻井速度。由于上半年探井较多而且井又深，井队合同工新工人较多，影响了钻井提速；在该地区，开发井同比机速持平、月速提高7.42%；探井机速降低4.42%，月速提高11.87%。我们知道影响提速的主要原因是井身质量的控制，因此，通过对上半年完成井实钻资料的综合分析、对比、总结，结合该地区的地质构造，逐步认识了阿尔区块的地层规律，更加细化了该区块的钻井技术措施，做到一井一策，一段一策；而且在技术管理和提速增效过程中，还要正确处理好质量与速度的关系，只有在保证质量的前提下才能提速；近年来由于甲方对井身质量的要求越来越高，该区块的地层倾角又较大，断块小，断层多；这样给钻井提速造成很大的困难，采用PDC钻头轻压吊打也保证不了井身质量的要求，因此，必须应用螺杆钻具+PDC钻头的复合钻进技术，应该说这种复合钻进技术很好的解决了防斜与提速的矛盾，应用该技术一是为了提速，二是为了保证井身质量而随时进行反抠作业，以往我们是在井斜或水平位移接近超标前进行反抠，即被动预防，这样由于井斜较大，井较深，造成反抠工作量大，反抠时间长，全角变化率大，-4-保持反抠的成果差；因此我们要变被动预防为主动预防，即根据工程设计，腾一下油层顶面构造图，邻井资料和实测单点数据，在方位基本不变井斜小于1-2°的情况下，就进行反抠作业，这样可收到事半功倍的效果；由于井斜较小，井较浅，反抠一个单根就可以到反方向，而且反抠时间较短；测斜时间短，两次反抠的间隔井段较长，保证上部井段水平位移在一个较小的范围内；如果等到井斜或位移快超标时再去进行反扣作业，这样井比较深，滑动钻进速度慢，而且容易拖压，费时，费力，效果差；因此，控制井身质量要从上部做起，从小做起，这样既减少了反抠时间，提高了钻井速度，又保证了井身质量。下半年由于项目部领导和甲方的积极沟通，使油顶以下井斜放宽到7度，位移放宽到35米，和采取了积极的井身质量控制措施，有一部分井只采取人工反扣的措施就完成了，这样既提速，又增效。如由C17552队施工的阿尔3-65井，在广大干部和职工的共同努力下，采用复合钻进技术和积极的井身质量控制技术，细化技术管理，只采用人工反扣技术，用一只TH1654DPDC钻头打完一口井深为1945米的开发井，钻井周期为5.92天，平均机械钻速达到了31.29米/小时，钻机月速度达到了5893.94m/台月；创出了该区块较高的记录。到11月中旬共打进尺：175783米，累计49.19台月，平均井深2043.99m，平均建井周期为18.6天，平均机械钻速13.08m/h，钻机月速度3573.55m/台月。（二）、现场应用效果2010年与2009年阿尔地区的指标相对比，平均井深减少21.34米，平均建井周期减少5.03天，降低幅度为21.29%，平均机械钻速提高了1.45m/h,提高幅度为12.47%，钻机月速度提高了823.85m/台月，提高幅度为29.96%。其中：表3-1生产井年份平均井深平均钻井周期平均建井周期平均机械钻速平均台月平均月速度（米/台月）2009206312.6118.512.990.5733552010200611.2916.0314.570.54010.21增减-57-1.32-2.471.58-0.07655.21幅度%-2.8-10.47-13.3512.16-12.2819.53表3-2探井年份平均井深平均钻井周期平均建井周期平均机械钻速平均台月平均月速度（米/台月）2009211818.7928.759.960.872382.5920102185.8620.3128.309.380.862528.63增减67.861.52-0.45-0.58-0.01146.04幅度%3.208.10-1.60-5.90-1.006.10生产井和探井的井身质量合格率100%。其中有四口井：阿尔2-4井，完钻井深-5-1715米，钻井周期3天10小时，机械钻速66.17米/小时，钻机月速度4900米/台月。阿尔4-10井，完钻井深2230米，钻井周期11.71天，钻机月速度4288.46米/台月，机械钻速16.47米/小时。阿尔3-90井，完钻井深2222米，钻井周期7.13天，钻机月速度5167.14米/台月，机械钻速27.1米/小时，目前分别为各断块最快纪录。并且有两口井：阿尔2-4井和阿尔3-65井是用一只PDC钻头打完全井，在阿尔地区首先开创了“四个一”的先河。为继续提高钻井速度，项目部组织工程、泥浆技术人员与钻井队一起制定施工计划，采用PDC加螺杆的复合钻井技术，并应用无线仪器来随时监测控制井身质量，5口井日上千米，打破